دستگاه­های غیرمخرب تعیین دانسیته روسازی

(لطفاٌ روی مطلب مورد نظر خود کلیک نمایید.)

 1-مقدمه 

 2-تعیین چگالی مخلوط آسفالتی به روش هسته­ای 

 3-نقاط قوت دستگاه چگالی­سنج هسته­ای

 4-نقاط ضعف دستگاه چگالی­سنج هسته­ای 

 5-تعیین دانسیته مخلوط آسفالتی به وسیله روش غیرهسته­ای( دستگاه PQI ) 

 6-تکنولوژی اندازه­گیری

 7-جمع­بندی از دیدگاه کاربران دستگاه­های غیر­مخرب غیر­هستهای تعیین دانسیته روسازی

 1-مقدمه

چگالی بهترین معیار سنجش کیفیت یک سطح راه تمام شده است که به متخصصان اطمینان می­دهد که راه احداث شده حداقل تا عمر طرح و یا بیشتر از آن دوام می­آورد. اندازه­گیری چگالی مخلوط آسفالتی در حین عملیات تراکم، از این نظر که حاوی دو نکته مهم است، در نتیجه کار مؤثر است­. اول اینکه این مطلب را مشخص می­کند که درچه مرحله­ای از عملیات تا رسیدن به چگالی تعیین­شده، قرار داریم و از این نظر می­تواند بعنوان نشانگری برای پیمانکار باشد که آیا نیاز به اقدامات تعدیلی برای رسیدن به چگالی نهایی می­باشد یا نه و دوم اینکه به پیمانکار اطلاع می­دهد که چه زمانی عملیات تراکم متوقف شود و ادامه عملیات در مراحل دیگر دنبال شود. در حال حاضر متداول­ترین و البته دقیق­ترین روش‌ برای تعیین دانسیته در محل مخلوط آسفالتی در سطح کشور، روش مغزه­گیری می­باشد. روش معمول برای انجام این کار استفاده از مغزه­گیر و آزمایش بر روی مغزه­های بدست آمده است. اما این روش که بصورت سنتی سالیان متمادی است که در کشور اجرا می‌شود دارای معایب عمده­ای است که چند مورد آن شامل:

  •  ایجاد خرابی در سطح روسازی

  •  هزینه نسبتا بالا

  •  عدم تکرار پذیری برای یک نقطه خاص

  •  عدم توانایی ثبت تغییرات متغیرهایی نظیر وزن مخصوص واقعی برای یک نقطه خاص

  •  و صرف وقت زیاد است.

  بنابر دلایل ذکر­شده، انجام آزمایش بروش مغزه­گیری با روش‌های دیگر جایگزین می‌شود. از­جمله زمان­بر بودن منجر به این مساله می‌شود که نقاط ضعف لایه اجرا­شده به سرعت مشخص نشود و لذا اقدامات اصلاحی مربوط به رویه در زمان مناسب صورت نمی‌گیرد.

  در راستای بهینه نمودن روند انجام آزمایش­های بالا می­توان از آزمایش­های غیر­مخرب استفاده کرد­. این نوع آزمایش­ها در سطح روسازی ایجاد خرابی نمی­کنند، هزینه انجام آنها کمتر می­باشد، تکرار­پذیرند و بعلت عدم ایجاد خرابی بوسیله آنها به‌راحتی می­توان تغییرات متغیرهای دلخواه نقطه مورد نظر را نیز ثبت کرد، که در حال حاضر شامل دو روش هسته­ای و غیر­هسته­ای می­باشند.

 2 - تعیین چگالی مخلوط آسفالتی به روش هسته­ای

  یکی از آزمایش‌هایی که در تعیین دانسیته لایه­های سنگدانه­ای کاربرد دارند، آزمایش­ هسته­ای می­باشد که از آن می­توان در تعیین چگالی و رطوبت خاک استفاده کرد­. برای هر کدام از موارد مورد استفاده در روسازی یعنی اندازه­گیری چگالی به روش هسته­ای روش­های خاصی وجود دارد که در چند دهه اخیر مورد تحقیق بوده­اند و دستگاه‌های خاصی که ثمره این تحقیقات می­باشند از فن­آوری ویژه­ای سود می­برند. نکته مهم در این دستگاه‌ها آن است که رسیدن به دقت مورد نیاز آزمایش‌های روسازی، به این بستگی دارد که چشمه رادیواکتیو از چه نوع باشد و در ضمن متغیرهای هندسی دستگاه باید تطبیق کافی با آزمایش­های روسازی و شرایط انجام آنها داشته باشند.

  اندازه­گیر هسته‌ای ارزان­تر و سریع­تر از روش مغزه­گیری است­، اما با این حال معایب زیادی نیز دارد. اولین و بارزترین ضرر آن استفاده از یک منبع رادیو­اکتیو است که مسلماً نیاز به تنظیمات زیاد و تعلیم تخصصی نیروی کار آزموده دارد. عیب دیگر آن شامل کسب مجوز و نوسازی تجهیزات­، آموزش تکنسین‌ها و کارکردن نه چندان ساده و جاسازی تجهیزات آن می‌باشد.

 3- نقاط قوت دستگاه چگالی­سنج هسته­ای

  1- بر اساس مقایسه­های صورت­گرفته توسط مراکز و موسسات، دقت دستگاه هسته­ای از دستگاه­های غیر­هسته­ای بیشتر است.

  2- شرایط تغیرات دما و تغییرات رطوبت بر روی عملکرد دستگاه تأثیری نمی­گذارد.

 4- نقاط ضعف دستگاه چگالی­سنج هسته­ای

  • کار با این دستگاه­ها نیاز به آموزش ویژه کاربران دارد.

  • خطر تشعشعات مضر به­دلیل وجود منبع رادیو­اکتیو همیشه وجود دارد و هیچگاه حتی سازنده در مورد بی­خطر بودن دستگاه در این زمینه تأکیدی نداشته است و نیز ذکر این مطلب ضروری است که کاربر این دستگاه بعد از مدت زمان مشخصی کار با دستگاه باید تعویض شود.

  • برای کار با این دستگاه­ها نیاز به مجوز کار با دستگاه می­باشد.

  • وزن دستگاه هسته­ای در مقایسه با دستگاه­های دیگر غیر­هسته­ای بالاتر است (لااقل 2 برابر) و بدیهی است که این اختلاف وزنی هنگامی که روزانه صدها برداشت صورت می­گیرد قابل توجه است.

  • دستگاه­های هسته­ای نیاز به یک زمان گرم­شدن اولیه [1] برای شروع به کار دارند در حالیکه این زمان برای دیگر دستگاه­­های غیر­هسته­ای به اندازه زمان روشن­شدن دستگاه است.

  • زمان برداشت برای تکمیل یک آزمایش در محوطه کار برای این دستگاه بیشتر از زمان برداشت برای دستگاه­های غیر­هسته­ای می­باشد.

  • عدم توانایی در سنجش چگالی مخلوط­های بصورت مغزه (آزمایشگاهی یا برداشت از محل) از دیگر نکات منفی کار  با این دستگاه است.

  • صاحب­نظران صنعت روسازی و کاربران دستگاه­های تعیین چگالی مخلوط­های آسفالتی، به دلائل فوق­الذکر و مخصوصاً خطر منبع رادیو­اکتیو دستگاه علاقه­مند به استفاده از تجهیزات جایگزین برای این دستگاه می­باشند.

  5- تعیین دانسیته مخلوط آسفالتی به وسیله روش غیرهسته­ای( دستگاه PQI )

  نشانگر کیفیت روسازی ^[2] ابزاری است به منظور تعیین سریع درجه تراکم روسازی، که به کمک آن مشخص می­شود آیا آسفالت اجرا شده به میزان تراکم مناسب رسیده است یا نه. این وسیله برای مقایسه با تکنولوژی ­ های حال حاضر در تعدادی از قراردادها مورد آزمایش واقع شده است.

  این وسیله به دفعات زیاد در آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است و منابع زیادی تصدیق کرده­اند که این دستگاه، در کنترل کیفیت مخلوط ­ های آسفالتی بسیار موثر بوده است. بر اساس اطلاعات موجود، این سیستم در 12 کشور و 145 ایالت به فروش رسیده است.

  - تجربیات حاصله راجع به این سیستم حاکی مطالب زیر است:

  - کار کردن و استفاده از دستگاه ساده است.

  - محدودیت حمل و نقل برای دستگاه وجود ندارد.

  - کار با دستگاه نیاز به آموزش محدود و ساده ­ ای دارد.

  - سبک است.

  - در مدت زمان کوتاهی چندین اندازه ­ گیری صورت می ­ گیرد.

  - به سرعت به اطلاعات حاوی میزان و کیفیت تراکم دست ­ یابی حاصل می ­ شود.

  - در مورد اینکه آیا لایه به­صورت یکنواخت متراکم شده است، تشخیص حاصل می‌شود و امکان اصلاحات سریع فراهم می ­ شود.

 6- تکنولوژی اندازه­گیری

  دستگاه تعیین مقدار چگالی واقعی را با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی انجام می‌دهد. مقاومت الکتریکی آسفالت تابع ثابت دی‌الکتریک آن است. سیستم ( PQI ­ )، یک مدار الکتریکی فراهم می­کند که این مدار یک ولتاژ فرکانس رادیویی تولید می­کند که به یک الکترود حسی اعمال می­شود و الکترود حسی یک میدان الکتریکی در مصالح روسازی ایجاد می­کند­. یک الکترود حسی دوم پاسخ‌های دی­الکتریک از مصالح روسازی را ‌اندازه­گیری می‌کند­. یک تحلیلگر داده، چگالی مصالح روسازی را بر اساس مقاومت جریان مختلط مصالح روسازی تعیین می­نماید.

    هندسه دستگاه ( PQI )

 7 - جمع­بندی کلی از دیدگاه کاربران دستگاه­های غیر­مخرب غیر­هستهای تعیین دانسیته روسازی 

  •  در مورد دستگاه­های الکترومغناطیسی استفاده از سیگنالهای الکترومغناطیسی این مزیت را نسبت به دستگاه ­ های هسته ‌ ای دارد که نیاز به آموزش­های ویژه کاربر، مدرک یا مجوز کار با دستگاه و خطر تشعشعات رادیو­اکتیو را منتفی می­سازد. اما با این حال قبل از پذیرفتن هر تکنولوژی جدیدی برای تعیین چگالی مخلوط آسفالتی، نیاز مبرم به ارزیابی آن در دو وضعیت آزمایشگاهی و میدانی تحت شرایط کنترل شده وجود دارد.

  •  گرچه هر دو دستگاه PQI و پیو­تراکر دقت دستگاه چگالی­سنج هسته­ای مورد استفاده را نداشتند اما از طرف دیگر مزایای مرتبط نبودن با قواعد مربوط به منابع رادیواکتیو دستگاه هسته­ای و نیز توانایی برداشت چند­تایی در مدت زمان کوتاهی، آنها را برای کنترل کیفیت چگالی روسازی در طول دوره ساخت مورد توجه بیشتر قرار می­دهد.

  •  کالیبراسیون این دستگاهها برای مصالح شرایط محلی در رسیدن به نتایج صحیح بسیار مهم می­باشد. در هر جای ممکن، کالیبراسیون با استفاده از یک مقطع آزمایش باید صورت گیرد. اما فرضیات موجود براساس اطلاعات و تجربیات در دسترس در مورد مصالح محلی و مصرفی می­تواند به میزان قابل توجهی در افزایش دقت و صحت نتایج تاثیر­گذار باشد.

  •  هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر، تجهیزات مناسبی برای کنترل چگالی مخلوط آسفالتی ^[3] در طول دوره اجرا می­باشند. هر دو دستگاه قابلیت برداشت نتایج سریع به منظور تعیین نقاط با چگالی کم و داده های پرت و همچنین انجام اقدامات اصلاحی را دارند.

  •  تغییرات در میزان رطوبت، دانه­بندی، منبع تأمین مصالح و اختلاف دمای بین مصالح مرجع و روسازی که مد­نظر اندازه­گیری است، بر روی درستی قرائت‌ها تاثیر می­گذارند.

  •  سازندگان دستگاه PQI توصیه کرده­اند در صورت بالا بودن درصد آب موجود در مخلوط، برداشت و قرائت صورت نگیرد. این در حالی است که عدد خاصی را برای میزان H₂o بالا توصیه نکرده­اند ولی بنابر نتایج و مشاهدات آزمایشگاهی این عدد بالاتر از 5 درصد بنظر
میرسد.

  •  عدد H₂o نشان داده شده در نمایشگر دستگاه شاخص خوبی برای تعیین حد رطوبت بنظر می­رسد.

  •  در بیشتر موارد کاهش دما باعث افزایش در مقدار چگالی محاسبه شده توسط دستگاه PQI می­شود و (دال­های سرد چگالی بالاتری داشتند).

  •  ضروری است که دستگاه با یک مقطع روسازی (­­یا دال­) که چگالی آن مشخص است و از همان مصالحی که برای روسازی هدف، مدنظر ساخته شده، کالیبره شود. براساس نتایج مطالعات میدانی 2001، نتیجه گرفته شد که به منظور استفاده از دستگاههای اندازه­گیری
غیر­هسته­ای برای بدست آوردن چگالی روسازی، ضروری است تا کالیبراسیون تجهیزات بر مبنای مقادیر چگالی شناخته­شده و مصالح مشابه بکار­رفته در روسازی انجام شود. با توجه به اینکه، این عمل در عملیات میدانی مشکل می­باشد، بنابراین کارایی و استفاده هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر در مقوله سنجش چگالی روسازی برای پذیرش کیفیت ( QA ) ^[4] خود را نمایان می­کند.

  10- بازخورد فوری بدست آمده توسط هر دو این تجهیزات، کمک به تشخیص مکانهای با چگالی پایین در روسازی می باشد و سپس عملیات اصلاح به منظور روسازی یکنواخت انجام شود.

  و در پایان،

  فراموش نکنیم که تنها روش کاملاً صحیح و مطمئن برای تعیین چگالی قطعی روسازی، مغزه­گیری و تعیین چگالی مغزه­ها در آزمایشگاه می­باشد.

  [1] - Warm up

  [2] - Pavement Quality Indicator

  [3] - Hot Mix Asphalt

  [4] - Quality Acceptance